DE1957356B2 - Durch ionisierende Strahlung hartbarer Anstnchsbinder auf Silo xanbasis - Google Patents
Durch ionisierende Strahlung hartbarer Anstnchsbinder auf Silo xanbasisInfo
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Description
a) 10 bis 80, vorzugsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent an Vinylmonomeren und
b) 90 bis 20, vorzugsweise 70 bis 30 Gewichtsprozent eines olefinisch ungesättigten SiI-oxans,
welches durch Umsetzung eines SiI-oxans, das 3 bis 18, vorzugsweise 3 bis 12 SiIiciumatome
je Molekül enthält und mindestens '5 zwei funktioneile Gruppen, nämlich Hydroxylgruppen
und/oder Alkoxygruppen hat, und eines Hydroxyesters einer in α,/9-Stellung olefinisch
ungesättigten Carbonsäure erhalten worden ist,
besteht.
2. Durch Strahlung härtbarer Anstrichsbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
er zusätzlich ein teilchenförmiges Pigment enthält.
3. Verwendung des Anstrichsbinders nach Anspruch 1 und 2 in einem Uberzugsverfahren unter
Anwendung eines Elektronenstrahls mit einer durchschnittlichen Energie von 100000 bis
50000OeV.
20
Die Erfindung betrifft durch ionisierende Strahlung härtbare Anstrichsbinder auf Siloxanbasis, die weder
vergilben noch verfärben und auf Gru.-d ihrer Witterungsbeständigkeit
Tür die Verwendung im Freien geeignet sind. Die Anstrichsmassen sind für beliebige
Gebrauchsgegenstände mit äußeren Oberflächen aus Holz, Metall oder synthetischen polymeren Feststoffen
geeignet, die mit dem in situ gebildeten Polymerisationsprodukt des auf diese Oberflächen aufgebrachten,
durch ionisierende Strahlung gehärteten filmbildenden Anstrichsbinders überzogen sind.
Unter Verwendung von Katalysatoren und langerer Wärmeeinwirkung aus einer Styrolverbindung,
aus Acrylsäure- oder Methacrylsäureestern und Monoorganosilanen hergestellte Terpolymere sind bekannt.
Weiterhin ist es bekannt, unter Verwendung von Katalysatoren ungesättigte Organodisiloxane zu polymerisieren.
Weiterhin sind auch Reaktionsprodukte von Siloxanen mit ungesättigten Carbonsäureamiden und
weiteren ungesättigten Monomeren als Überzugsmassen bekannt, die mit Katalysatoren gehärtet oder
vernetzt werden. Derartige Überzüge zeigen jedoch keine ausreichende Beständigkeit und verfärben oder
vergilben, wie die meisten mit Katalysatoren gehärteten Überzugsmassen, bei Einwirkung von Sauerstoff
und/oder Sonneneinstrahlung leicht.
Weiterhin sind Massen zur Bildung von Formgegenständen aus aliphatisch ungesättigten Polyesterharzen
und Acryloxysiloxanen bekannt. Aus Kondensationsprodukten von acyclischen Siloxanen mit ungesättigten
Polyestern im Gemisch mit Vinylmonomeren aufgebaute Anstrichsbinder sind gleichfalls
bekannt, die durch ionisierende Strahlung härtbar sind. Wenn auch diese Klassen innerhalb kurzer Zeit
und ohne Katalysatoren härtbar oder vernetzbar sind und Produkte mit guten Eigenschaften ergeben, zeigen
sie andererseits den Nachteil, daß bei Verwendung im Freien die Witterungsbeständigkeit der gehärteten
Überzüge noch besser sein könnte.
Es wurde nun gefunden, daß Anstrichsbinder, die durch ionisierende Strahlung härtbar sind und hervorragend
witterungsbeständige gehärtete Überzüge ergeben, bei Verwendung von Siloxanen, die 3 bis
18 Siliciumatome im Molekül aufweisen, mit einem speziellen andersartigen Aufbau erhalten werden können.
Die olefinische NichtSättigung der vorstehenden bekannten Massen stammt von der Maleinsäure oder
Maleinsäurederivaten her, während sie im erfindungsgemäßen Fall von der Acrylsäure oder Methacrylsäure
und ähnlichen Säuren bzw. deren Derivaten sich ableitet und durch Umsetzung der zunächst
verbliebenen Hydroxylgruppen mit diesen Säuren erhalten wird. Überraschenderweise zeigt diese von
Acrylsäure und Methacrylsäure u. dgl. sich ableitende NichtSättigung gegenüber derjenigen auf Grund von
Maleinsäure eine weit leichtere Vernetzbarkeit bei Einwirkung ionisierender Strahlung, so daß die Vernetzung
erleichtert und/oder der hierzu erforderliche Zeitraum verkürzt wird, und andererseits eine deutlich
erhöhte Vergilbungsbeständigkeit erhalten wird.
Erfindungsgegenstand ist somit ein durch ionisierende Strahlung härtbarer Anstrichsbinder auf Siloxanbasis
in Kombination mit ungesättigten Monomeren, welcher aus einer filmbildenden Lösung aus
a) 10 bis 80, vorzugsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent an Vinylmonomeren und
b) 90 bis 20, vorzugsweise 70 bis 30 Gewichtsprozent eines olefinisch ungesättigten Siloxans, welches
durch Umsetzung eines Siloxans, das 3 bis 18, vorzugsweise 3 bis 12 Siliciumatome je Molekül enthält
und mindestens zwei funktionelle Gruppen, nämlich Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen
hat, und eines Hydroxyesters einer in α,/ϊ-Stellung
olefinisch ungesättigten Carbonsäure erhalten worden ist,
besteht.
Bevorzugt erfolgt die Verwendung dieser Anstrichsbinder in einem überzugsverfahren unter Anwendung
eines Elektronenstrahls mit einer durchschnittlichen Energie von 100 000 bis 500 000 eV.
Allgemein ergeben sich also gemäß der Erfindung Überzüge, die Siloxanstrukturen enthalten, wobei Vinylmonomere
mit den modifizierten Siloxanen durch ionisierende Strahlung copolymerisiert wurden, wodurch
einerseits die Arbeitsgänge und die Kosten zur Erzielung des Anstrichsmaterials verringert wurden
und andererseits eine gute Beständigkiet gegenüber den Einflüssen von Witterung, Temperatur, Feuchtigkeit
u. dgl. beim Gebrauch im Freien erzielt wird.
Der hier verwendete Ausdruck »Anstrich« oder »Farbe« umfaßt Materialien, die Pigmente und/oder
feingemahlene Füllstoffe enthalten, den Binder ohne Pigment und/oder Füllstoff oder nur mit einem sehr
geringen Gehalt daran, wobei das' Material gewünschtenfalls gefärbt sein kann. Somit kann der Binder, der
schließlich in einen dauerhaften, gegenüber Witterungseinflüssen beständigen Film überführt wird, aus
dem gesamten oder praktisch dem gesamten Material bestehen, welches zur Bildung des Filmes verwendet
wird, oder er kann als Trägerstoff für Pigmente und/ oder teilchenförmiges Füllstoffmaterial dienen.
Die bei der Herstellung des Binders verwendeten Siloxane haben reaktionsfähige Hydroxyl- oder Kohlenwasserstoffoxygruppen,
die an mindestens zwei ihrer Siliciumatome gebunden sind. Der Ausdruck »Siloxan« bezeichnet Verbindungen, die eine Bindung
—Si—O—Si—
X—Si—ΟΧ
X
Si-O
Si-O
—Si—X
. χ
tet, worin mindestens zwei der Gruppen X, die durch eine Bindung
I I
X—Si—O—Si—X
getrennt sind, entweder die Bedeutung (b) oder (c) besitzen, wofür als Beispiel die folgende Formel
gegeben wird:
XX
—C—O—Si—
enthalten, wobei die restlichen Valenzen durch einen Kohlenwasserstoffrest, eine Kohlenwasserstoffoxygruppe,
Wasserstoff, eine Hydroxylgruppe oder ein Sauerstoffatom, welches die Siliciumatome verbindet
und eine derartige Valenz mit einem weiteren Siliciumatom ergibt, abgesättigt sind.
Die acyclischen Siloxanmoleküle, die zur Herstellung der Anstrichsbinderharze gemäß der Erfindung
verwendet werden können, enthalten 3 bis etwa 18 Siliciumatome je Molekül mit den entsprechenden Sauerstoffbindungen.
Die bevorzugten Siloxane werden durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben:
■5
20
worin η eine Zahl von mindestens 1 und X entweder (a) einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (b) einen einwertigen
Kohlenwasserstoffoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkoxyrest mit 1 bis
4 Kohlenstoffatomen, oder (c) eine Hydroxylgruppe oder (d) ein Wasserstoffatom bedeutet, wobei mindestens
zwei der Gruppierungen X, die durch eine Bindung
X—Si—O—Si—X
getrennt sind, entweder aus einer Gruppe (b) oder (c) bestehen.
Die cyclischen Siloxane, die zur Herstellung der Anstrichsbinderharze gemäß der Erfindung verwendet
werden können, enthalten mindestens 3, vorzugsweise 6 bis 12, und nicht mehr als 18 Siliciumatome mit den
entsprechenden Sauerstoff bindungen. Die verwendeten cyclischen Polysiloxane können in Form von Verbindungen
entsprechend den folgenden Formeln vorliegen:
I. Xn-SinOn", worin η eine ungerade positive Zahl
von mindestens 3, n' den Wert von 2 η und n" den Wert von n,X entweder (a) einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder
(b) einen einwertigen Kohlenwasserstoffoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkoxyrest
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (c) eine Hydroxylgruppe oder (d) ein Wasserstoffatom bedeu-
Si
X-Si
i
\
\
Si-X
3° II. Xn'Si„O„» , worin η eine ungerade positive Zahl
von mindestens 5, n' den Wert η + 3 und n" den Wert 6, 6 + 3 oder 6 + ein Mehrfaches von 3, X entweder
(a) einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen
Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (b) einen einwertigen Kohlenwasserstoffoxyrest mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (c) eine Hydroxylgruppe
oder (d) ein Wasserstoffatom bedeutet, wobei mindestens zwei der Gruppen X, die durch eine
Bindung
X—Si—O—Si—X
getrennt sind, entweder die Bedeutung (b) oder (c) besitzen; wofür als Beispiel die folgende Strukturformel
gegeben wird:
X X
I I
X—Si—O—Si
Si
i
\
\
X—Si—O—Si
III. Xn-SinOn" , worin η die Zahl 6 oder ein Mehrfaches
von 6, ή die Zahlen 8, 8 + 6 oder 8 + ein
Mehrfaches von 6, n" die Zahlen 8,8 + 9 oder 8 + ein
Mehrfaches von 9, X entweder (a) einen einwertigen
ss Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (b) einen einwertigen Kohlenwasserstoffoxyrest
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder
(c) eine Hydroxylgruppe_oder (d) ein Wasserstoffätom
bedeutet, worin mindestens zwei der Gruppen X, die durch eine Bindung
I I
X—Si—O—Si—X
getrennt sind, entweder die Bedeutung (b) oder (c)
besitzen, wofür als Beispiel die folgende Strukturformel
gegeben wird:
X X
X O
Si O
X O
Si— O— Si
OX
O Si
/ \
OX
OX
Si—O—Si
oder durch Kondensation unter Verlust von Wasser oder Alkohol hieraus gebildete Dimere, Trimere u. dgl.
IV. Xn-SinO1,", worin η eine geradzahlige positive
Zahl von mindestens 4, n' den Wert von η + 4 und n" den Wert 4,4 + 3 oder 4 + ein Mehrfaches von 3,
X entweder (a) einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (b) einen einwertigen Kohlenwasserstoffoxyrest mit
1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen AIkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (c) eine
Hydroxylgruppe oder (d) ein Wasserstoffatom bedeutet, worin mindestens zwei der Gruppen X, die
durch eine Bindung
I I
X—Si— O—Si—X
getrennt sind, entweder die Bedeutung (b) oder (c) besitzen, wofür als Beispiel die folgende Strukturformel
gegeben wird:
30
35
Χ—βΐ-Ο
X-Si-X
—Ο—βΐ-Ο
—Ο—Si—
X
X
—Ο—Si—X
—Ο—Si—X
X | / | X O | \ | Si- | f > |
Si- | \ / | 3 | C ^ | ||
C | _O^Si- | ||||
Si O | |||||
/ \ | |||||
X O | |||||
O | |||||
-0—Si- | |||||
40
45
worin m die Zahl O oder eine positive ganze Zahl
bedeutet.
V. Xn-SinOn- , worin η eine geradzahlige positive
Zahl von mindestens 8, ri den Wert η + 2 und n"
den Wert 11,11 +3 oder 11 + ein Mehrfaches von 3,
X entweder (a) einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (b) einen einwertigen Kohlenwasserstoffoxyrest mit
1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder (c) eine
Hydroxylgruppe oder (d) ein Wasserstoffatqm bedeutet, worin mindestens zwei der Gruppen X, die durch
eine Bindung
X—Si—O—Si—X
getrennt sind, entweder die Bedeutung (b) oder (c) besitzen, wofür als Beispiel die folgende Strukturformel
gegeben wird:
-O—Si
O X
O Si
O X
-O—Si
- X
- X
worin m eine positive ganze Zahl bedeutet.
Eine Vielzahl von Verfahren sind zur Herstellung von Siloxanen bekannt. Hierzu gehört die geregelte
Hydrolyse von Silanen, die Polymerisation eines Siloxans von niedrigerem Molekulargewicht, die Umsetzung
von Siliciumtetrachlorid mit einem Alkohol u. dgl. Die Herstellung von Siloxanen und ihr Einbau
in organische Harze ist in den USA.-Patentschriften 154 597, 3 074 904, 3 044 980, 3 044 979, 3 015 637,
996 479, 2 973 287, 2 937 230 und 2 909 549 beschrieben.
Der hydroxylgruppenhaltige Ester besteht bevorzugt aus einem Monohydroxyalkylester einer in α,/3-Stellung
olefinisch ungesättigten Monocarbonsäure. Die bevorzugten Hydroxyester sind die Acrylate und Methacrylate,
da sie eine olefinische NichtSättigung zwischen den endständigen Kohlenstoffatomen ergeben
und bei relativ niedrigen Dosierungen von ionisierender Strahlung leicht polymerisierbar sind. Im folgenden
wird als Beispiel eine Aufzählung derartiger Acrylate oder Methacrylate gegeben:
2-Hydroxyäthyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxypropyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxybutyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxyoctyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxydodecanyl-acrylat oder -methacrylat, 2-Hydroxy-3-chlorpropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxypropyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxybutyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxyoctyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxydodecanyl-acrylat oder -methacrylat, 2-Hydroxy-3-chlorpropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-acryloxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-HydΓOxy-3-methacryloxypropyl-acΓylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-alIyloxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-cinnamylpropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-phenoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-(o-chlorphenoxy)-propyl-acrylat
oder -methacrylat,
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(p-chlorphenoxy)-propyl-acrylat
oder -methacrylat,
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(2,4-dichlorphenoxy)-propylacrylat
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-acetoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-acetoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-HydΓOxy-3-propionoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-chloracetoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-dichloracetoxypropyl-acrylat
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-trichloracetoxypropyl-acrylat
oder -methacrylat,
2- Hydroxy-3-benzoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-(o-chlorbenzoxy)-propyl-acrylat
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(p-chlorbenzoxy)-propyl-acryIat
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(2,4-dichlorbenzoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(3,4-dichlorbenzoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(2,4,6-trichlorphenoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(2,4,5-trichlorphenoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(o-chlorphenoxyacetoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-phenoxyacetoxypropyl-acrylat
oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(p-chlorphenoxyacetoxy)-propyl
acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-(2,4-dichlorphenoxyacetoxy)-
propyl-acrylat oder -methacrylat,
2-Hydroxy-3-{2,4,5-trichlorphenoxyacetoxy)-
propyl-acrylat oder -methacrylat,
^-Hydroxy-S-crotonoxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
2-Hydroxy-3-cinnamyloxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
3-Acryloxy-2-hydroxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
3-Allyloxy-2-hydroxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
3-Chlor-2-hydroxypropyl-acrylat oder
-methacrylat,
-methacrylat.
IO
'5
20
35
4°
Außer den Acrylaten und Methacrylaten können auch die Cinnamate, Crotonate u. dgl. verwendet werden.
Der Ausdruck »Vinylmonomere« bezeichnet hier monomere Verbindungen mit einer endständigen
Gruppe
H H H3C H
-C=C-H oder -C=C-H
umfaßt jedoch Allylverbindungen nicht. Die bevorzugten Vinylmonomeren sind Ester von einwertigen
Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure, beispielsweise Äthylacry-
lat, Athylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, Octylacrylat, 2-Athylhexylacrylat u. dgl. Alkohole
mit höherer Kohlenstoffzahl, beispielsweise 9 bis IS Kohlenstoffatomen, können ebenfalls zur Herstellung dieser Acrylate und Methacrylate verwendet &>
werden. Vinylkohlenwasserstoffmonomere, beispielsweise Styrol und alkylierte Styrole, wie Vinyltoluol,
«-Methylstyrol u. dgl., können getrennt oder zusammen mit den Acrylaten oder Methacrylaten verwendet
werden. Weiterhin können zusammen mit Acrylaten und/oder Methacrylaten und/oder Vinylkohlenwasserstoffmonomeren auch kleinere Mengen von anderen Vinylmonomeren, wie Nitrilen, beispielsweise
Acrylnitril, Acrylamid, N-Methylolacrylnitril, Vinylhalogeniden, beispielsweise Vinylchlorid, und Vinylcarboxylaten, beispielsweise Vinylacetat, verwendet
werden.
Das filmbildende Material sollte eine Auftragungsviskosität besitzen, die niedrig genug ist, um ein rasches Auftragen auf die Unterlage in praktisch gleichmäßiger Tiefe zu erlauben, und ausreichend hoch ist,
so daß ein mindestens 25 μ starker Film auf einer
senkrechten Oberfläche ohne Abtropfen gehalten wird. Die Filme wetden gewöhnlich in einer Durchschnittstiefe von etwa 2,5 bis etwa 100 μ mit geeigneter Einstellung der Viskosität und des Auftragungsverfahrens aufgetragen. Selbstverständlich kann durch
die Wahl des Siloxans und des Hydroxyesters bei der Herstellung des in «,/{-Stellung olefinisch ungesättigten Siloxanbestandteils der Binderlösung eine solche
Variation erreicht werden, daß die Viskosität des erhaltenen Produktes in gewünschter Weise eingeregelt
wird. Diese Möglichkeit und die Art und Menge der Vinylmonomeren in der Binderlösung lassen sich leicht
so einregeln, daß sich die gewünschte Konsistenz zur Auftragung nach üblichen Anstrichsauftragungsverfahren, beispielsweise Aufsprühen, Walzenauftragen
u. dgl., ergibt.
Der Anstrichsbinder wird vorzugsweise auf die Unterlage aufgetragen und darauf als kontinuierlicher
Film von praktisch gleichmäßiger Tiefe gehärtet. Das olefinisch ungesättigte Produkt aus Siloxan und ungesättigtem Ester ist zwar durch ionisierende Strahlung homopolymerisierbar. Für zahlreiche Anwendungen ist es jedoch vorteilhaft, das Siloxan in Lösung
zusammen mit Vinylmonomeren aufzutragen. Gemäß der Erfindung enthält die Anstrichsbinderlösung etwa
20 bis etwa 90, vorteilhafterweise etwa 30 bis 70 und bevorzugt mehr als 55 Gewichtsprozent des Reaktionsproduktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester
und etwa 80 bis 10, vorteilhafterweise etwa 70 bis etwa 30 und bevorzugt weniger als etwa 45% der Vinylmonomeren. In der bevorzugten Ausführungsform
machen Vinylmonomere und das Produkt aus Siloxan und ungesättigtem Ester zusammen mindestens
etwa 85 Gewichtsprozent des Binders aus. Kleinere Mengen von weiteren polymerisierbaren Monomeren, beispielsweise Allylverbindungen, können gewünschtenfalls eingesetzt werden und ergeben den
Rest.
Der hier verwendete Ausdruck »ionisierende Strahlung« bezeichnet eine Strahlung mit ausreichender
Energie, um die Polymerisation der hier beschriebenen Anstrichsfilme zu bewirken, d. h. einer Energie
äquivalent zu etwa 500OeV oder größer. Das bevorzugte Verfahren zur Härtung der Filme aus den
vorstehenden Anstrichen auf Unterlagen, worauf diese aufgetragen sind, besteht darin, daß diese Filme einem
Strahl von polymerisationsauslösenden Elektronen mit einer Durchschnittsenergie im Bereich von etwa
100000 bis etwa 50000OeV ausgesetzt werden. Bei
Anwendung eines derartigen Strahls wird es beVorzugt, ein Minimum von 25 000 eV je 2,5 cni Abstand zwischen der Strahlungsemittierquelle und dem Werkstück anzuwenden, falls der Zwischenraum durch
Luft eingenommen wird. Eine entsprechende Einstellung kann im Hinblick auf den relativen Widerstand
des dazwischenliegenden Gases vorgenommen werden, welches vorzugsweise aus einem sauerstofffreien Inertgas, wie Stickstoff oder Helium besteht. Bevorzugt
wird ein Elektronenstrahl verwendet, der an seiner
309 541/482
Emissionsqucllc cine Durchschnittsencrgic im Bereich von etwa ISOOOO bis etwa 50000OeV hat
Die aus den Anstrichen gemäß der Erfindung gebildeten Filme werden vorteilhafterweise bei relativ
niedrigen Temperaturen, beispielsweise zwischen s Raumtemperatur (20 bis 25°C) und der Temperatur,
bei der eine bedeutsame Verdampfung der fluchtigsten Bestandteile beginnt, gewöhnlich zwischen 20 und
70° C, gehärtet. Die Strahlungsenergie wird in Dosierungen von etwa 0,1 bis etwa 100 Mrad je Sekunde
auf ein bevorzugt sich bewegendes Werkstuck aufgebracht, wobei der überzug eine Gesamtdosicrung
im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 100, gewohnlich zwischen etwa 1 und etwa 25 und am günstigsten zwischen
5 und 15 Mrad enthält. Die Filme werden durch den Elektronenstrahl in zäh gebundene, abnüt/Aings- und
witterungsbeständige Überzüge überfuhrt.
Die Abkürzung »Mrad« bedeutet 1000 000 Rad
Der Ausdruck »rad« bezeichnet diejenige Strahlungsdosierung, die eine Absorption von 100 erg Energie je
Gramm Absorber, beispielsweise Überzugsfilm, ergibt Die Elektronenemittiereinrichtung kann ein linearer Elektronenbeschleuniger sein, der zur Ausbildung eines Gleichstrompotentials im vorstehend aufgeführten Bereich geeignet ist. Bei einer derartigen
Vorrichtung werden die Elektronen gewöhnlich von einem heißen Faden emittiert und durch einen einheitlichen Spannungsgradienten beschleunigt Der Elektronenstrahl, der einen Durchmesser von etwa 3,2 mm
an dieser Stelle haben kann, wird dann verzerrt, so daß sich cm trichterförmiger Strahl ergibt, und dann
durch cm Metallfenster, beispielsweise aus einer Magncsium-Thonum-Legierung, Aluminium, einer
Legierung aus Aluminium und einer kleineren Menge an Kupfer u. dgl. von etwa 0,0075 cm Stärke geführt. 3s
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Rc.iklKinslcilnchmer | Gcwichlsicile |
Acyclisches Siloxan mit funk-
tionellen Mcthoxygruppen1) Hydroxyathylmethacrylat Tctraisopropyltitanat Hydrochinon |
178
118 0,32 0,06 |
') ll.irulclsublichcs mcthoxylicrtcs Tcilhydrolysal aus Monophenyl- und l'hcnylmcthylsilanen (weitgehend kondensiertes Dimethyliriphenyllnnielhoxytrisiloxan) mit folgenden typischen Eigenschaften
ic Molekül S bisi)
ic Molekül 3 his 4
Das Titanat wurde als Katalysator zugegeben und die Temperatur auf 1500C wahrend 3 Stunden erhöht,
wobei während dieses Zeitraums das Methanol durch Destillation entfernt wurde Das abgekühlte Reaktionsprodukt hatte eine Viskosität von 0,6 stoke bei
25°C Eine filmbildende Lösung wurde aus 70 Gewichtsteilen dieses Reaktionsproduktes und 30 Gewichtsteilen eines aquimolarcn Gemisches aus Styrol
und Methylmethacrylat gebildet Dieses Material wurde als Film mit einer Starke von etwa 18 μ auf
Unterlagen aus Metall, Holz und polymeren Stoffen (ABS, d h einem Acrylmtril-Butadien-Styrol-Copolymeren) aufgetragen und darauf durch ionisierende
Strahlung in Form eines Elektronenstrahls polymerisiert Die Bedingungen bei der Bestrahlung waren
folgende
Das ungesättigte Siloxan-Esterprodukt als Anstrichsmatcnal wurde aus folgenden Bestandteilen
in de;* nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt
40
Abstand, Emittierstelle zu Werkstuck .... 25 cm
Es wurden ausgezeichnete überzüge auf den Unterlagen erhalten
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch als Polysiloxan ein methoxyliertes Teilhydrolysat von Monophenyl- und Phenylmethjlsilanen verwendet, welches im wesentlichen aus Dimcthyltnphenyltrimelhoxytrisiloxdn bestand und folgende typische Eigenschaften hatte
Durchschnittliches Molekulargewicht . . 470
Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt, jedoch eine Anstnchsbinderlösung verwendet, die
etwa 40 Gewichtsteile des Produktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester und etwa 60 Gewichtsteile eines
Gemisches aus Äthylacrylat, Butylacrylat, Vinyltoluol
und Styrol enthielt
Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch eine Anstnchsbinderlösung verwendet, die
etwa 60 Gewichtstelle des Produktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester und etwa 40 Gewichtsteile eines
Vinylmonomergemisches aus Styrol, Methylmethacry
lat und 2-Äthylhexylacrylat enthielt
Auch die Produkte der Beispiele 2 bis 4 zeigten
ausgezeichnete überzüge
Das Siloxan, das Mcthacrylatmonomere und das Hydrochinon als Polymerisationshemmstoff wurden
auf KX)' C in einem mit einem Dcslillattonsauffanggcral vom Barren-Typ ausgestatteten Kolben erhil7t
Ein übcrzugsmalcruil aus Siloxan und ungesättigtem Ester wurde .ms folgenden Bestandteilen in der
nachfolgend beschriebenen Weise hcrgcstelll
Cyclisches Siloxan mit funktionellen Hydroxylgruppen1)
Hydroxyäthylmethacrylat ..
2(X)
71
0,1
116
') Handelsübliches cyclisches Polysiloxan mil fiinklioncllcn
Hydroxylgruppen und den folgenden Eigenschaften:
Durchschnittliches Molekulargewicht .... 1600
Erweichungspunkt, Quecksilbermethode
nach Durran. 1C 93
Viskosität bei 25' C, Centipoise 33
Gardncr-Holdt A-I
IS
20
25
Ein Dreihalskolben, der mit Rührer. Thermometer. Stickstoffeinlaß und Barrett-Falle ausgestattet war,
wurde mit dem Siloxan. dem Hydroxyäthylmethacrylat, dem Xylol und dem Hydrochinon beschickt.
Diese Lösung wurde zum Rückfluß, 138"C, während 30 Minuten erhitzt. Stickstoff wurde in das Reaktionsgemisch während des gesamten Verfahrens eingebla-
sen. Das als Nebenprodukt gebildete Wasser wurde langsam entfernt.und die Temperatur stieg allmählich
auf 1460C. Nach 5 Stunden waren 8,5 ml Wasser gesammelt, was eine nahezu vollständige Umsetzung
anzeigt. Das Xylol wurde durch Destillation bei vermindertem Druck entfernt und das Produkt dann auf
einen Gehalt von 70% nichtflüchtigen Stoffen mit Methylmethacrylat verdünnt. Die Produktlösung
wurde auf ein Stahlblech mit einem mit Draht umwickelten Stab aufgetragen und unter den gleichen Be-
dingungen, wie im Beispiel 1, mit einer Dosierung von 18 Mrad vernetzt.
Es wurde ein ausgezeichneter Überzug auf dem
Blech erhalten.
B e i s ρ i e I 6
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 2-Hydroxyäthylacrylat an Stelle des Hydroxyälhylmcthacrylats eingesetzt. So
Die Verfahren der Beispiele I, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 2-Hydroxypropylmethacrylat an Stelle des Hydroxyäthyl- 5S
methacrylate eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele I, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 2-Hy- ^,
droxybutylacrylat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 2-Hydroxyoctylacrylat an Stelle des Hydroxyiilhylmelhacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 2-Hydroxydodecanylmethacrylat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 3-Chlor-2-hydroxypropylacrylat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 3-Acryloxy-2-hydroxypropylmethacrylat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Bei sp i e 1 13
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 3-Crotonoxy-2-hydroxypropylacrylat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 3-Acryloxy-2-hydroxypropylcinnamat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 5 wurden wiederholt, jedoch eine äquivalente Menge an 3-Acryloxy-2-hydroxypropylcrotonat an Stelle des Hydroxyäthylmethacrylats eingesetzt.
Auch die gemäß den Beispielen 6 bis 15 erhaltenen
Produkte zeigten ausgezeichnete Überzüge auf den Unterlagen.
Das Verfahren nach Beispiel t wurde wiederholt, jedoch solche Mengen der Reaktionsteilnehmer genommen, daß im Reaktionsgemisch 412 Gewichtsteile des Polysiloxans, 195 Gewichtsteile Hydroxyäthylmethacrylat und 0,2 Gewichtsteile Hydrochinon
vorlagen.
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch solche Mengen der Reaktionsteilnehmcr verwendet, daß im Reaktionsgemisch 206 Gewichtsteile
des Polysiloxans, 65 Gewichtsteile Hydroxyäthylmethacrylat und 0,1 Gewichtsteile Hydrochinon vorlagen.
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch als Polysiloxan Dimethyltriphenyltrimclhoxytrisiloxan verwendet.
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch als Polysiloxan Dipropoxytetramethylcyclotrisiloxan verwendet.
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch als Polysiloxan Dihutoxytclramcthyliiisiloxau
verwendet.
Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt, jedoch als Polysiloxan Pcntamethyltrimethoxytrisiloxan verwendet.
Es wurden wiederum ausgezeichnete überzüge bei den Produkten der Beispiele 16 bis 21 erhalten.
Es wurde eine pigmentierte Anstrichsmasse hergestellt, indem 75 Gewichtsteile des Produktes aus SiI-oxun und ungesättigtem Ester nach Beispiel 5 mit
150 Gewichtstcilcn eines handelsüblichen Titandioxydpigmcntcs und 20 Gewichtstcilcn Methylmethacrylat
vorgemischt wurden. Das Gemisch wurde durch Schütteln mit einer gleichen Menge an Glasperlen in
einem üblichen Anstrichsschüttelgerät während 30 Minuten gemahlen. Das Vorgemisch wurde mit weiteren
75 Gewichtstcilcn des Produktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester verdünnt, und 65 Gewichtsteile des
erhaltenen Gemisches wurden mit 35 Gewichtstcilcn eines äquimolarcn Gemisches aus Styrol und Methylmethacrylat verdünnt.
Der Anstrich wurde auf ein Metallblech zu einer Durchschnitlsticfc von etwa 38 μ aufgetragen und
darauf mit einer Dosierung von 20 Mrad mit einem Elektronenstrahl von 295 kV und 25 mA in Stickstoffalmosphärc gehärtet. Es wurde ein ausgezeichnet
überzogenes Blech erhalten.
30 Beispiel 23
Das Verfahren nach Beispiel 22 wurde mit einem Film von einer durchschnittlichen Stärke von etwa
12,5 μ auf einer Holzunterlage wiederholt, wobei Potentiale des Strahls von 175 000 V bei einem Abstand von etwa 15 cm und ein Potential des Strahls
von 400 000 V bei einem Abstand von etwa 25 cm in einer Stickstoffatmosphäre, die geringe Mengen an
Kohlcndioxyd enthielt, angewandt wurden.
Es wurden ausgezeichnete überzüge auf der HoIzunterlage erhalten.
Die Verfahren der Beispiele 1 und 5 wurden wiederholt, jedoch ein Film von etwa 18 μ durchschnittlicher Tiefe auf eine Metallunterlage aufgetragen, wobei dieser Film aus einer Lösung gebildet wurde,
die etwa 25 Gewichtsteile des Produktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester, etwa 65 Gewichtsteile eines
äquimolaren Gemisches aus Styrol und Methylmethacrylat und etwa 15 Gewichtsteile Pigment enthielt.
Die Verfahren der Beispiele 1 und 5 wurden wiederholt, jedoch ein Film von etwa 18 μ durchschnittlicher Tiefe auf eine Metallunterlage aufgetragen, wobei der Film aus einer Lösung gebildet wurde, die etwa
65 Gewichtsteile des Produktes aus Siloxan und ungesättigtem Ester, etwa 20 Gewichtsteile eines äquimolaren Gemisches von Styrol und Methylmethacrylat und etwa 15 Gewichtsteile Pigment enthielt.
Auch die gemäß den Beispielen 24 und 25 erhaltenen Produkte zeigten ausgezeichnete überzüge.
In einer speziellen Ausführungsform besteht der durch Strahlung härtbare Anstrichsbinder aus einer
filmbildenden Lösung mit etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent Vinylmonomeren aus der Gruppe von
monomeren Vinylkohlenwasserstoffen, Acrylaten und/ oder Methacrylaten und etwa 70 bis etwa 30 Gewichtsprozent eines olefinisch ungesättigten Siloxans,
welches durch Umsetzung eines Siloxans mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, nämlich Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methoxygruppen, mit
einem Monohydroxyester einer in «,^-Stellung olefinisch ungesättigten Carbonsäure erhalten wurde.
Claims (1)
1. Durch ionisierende Strahlung härtbarer Anstrichsbinder auf Siloxanbasis in Kombination mit S
ungesättigten Monomeren, dadurch gekennz e i c h η e t, daß er aus einer filmbildenden Lösung
aus
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